2019年高考化學 實驗全突破 專題16 探究性實驗練習.doc
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專題16 探究性實驗 1．ClO2是一種易溶于水難溶于有機溶劑的氣體，在自來水消毒和果蔬保鮮等方面應用廣泛。某同學在實驗室中制取ClO2，并探究其性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}： Ⅰ.ClO2的制備 實驗室制備ClO2的反應原理為2NaClO2 ＋ Cl2 = 2ClO2 ＋ 2NaCl，裝置如下圖所示： （1）裝置A燒瓶中發(fā)生反應的離子方程式為___________________________。 （2）裝置B中盛放的最佳試劑為________(填字母代號)； a.NaOH溶液 b.濃硫酸 c.飽和食鹽水 d.CCl4 e.飽和石灰水 （3）控制滴加濃鹽酸的速率，使產(chǎn)生的氣體緩緩通過裝置D，其目的是___________。 Ⅱ.探究ClO2的氧化性,按下圖所示裝置進行實驗： （4）完成下列表格中的空格： 洗氣瓶 現(xiàn)象或作用 解釋原因 X 溶液由淺綠色變成棕黃色 反應的離子方程式為_________________ Y 溶液中出現(xiàn)淡黃色沉淀 反應的離子方程式為______________ Z NaOH溶液的作用是________________________ 反應的化學方程式為 2NaOH ＋ 2ClO2 = NaClO2 ＋ NaClO3 ＋ H2O Ⅲ.測定水中的濃度 用碘量法測定水中ClO2濃度的實驗步驟：取100 mL的水樣加稀硫酸調(diào)節(jié)pH至2～3，加入一定量的KI溶液，充分振蕩后，再加入幾滴指示劑，用2.010－4 mol/L標準Na2S2O3溶液進行滴定(已知：2ClO2 + 10I- + 8H+ = 5I2 + 2Cl- + 4H2O ；2S2O32－ ＋ I2 = S4O62－ ＋ 2I－ )。 （5）若達到滴定終點時，消耗15.00 mL 標準Na2S2O3溶液，則水樣中ClO2的濃度是 _________ mol/L。 【答案】MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O c 使NaClO2和Cl2充分反應，降低ClO2中Cl2的含量 5Fe2＋＋ClO2＋4H＋===5Fe3＋＋Cl－＋2H2O 5S2－＋2ClO2＋8H＋===5S↓＋2Cl－＋4H2O 吸收尾氣，防止污染環(huán)境 610-6 2．氮化鋰是一種優(yōu)良的貯氫材料，它是一種紫色或紅色的晶狀固體，在空氣中長期暴露，最終會變成碳酸理。氮化理易水解生成氫氧化鋰和氨氣，在空氣中加熱能劇烈燃燒，特別是細粉末狀的氮化鋰: 鋰與氨反應生成LiNH2和H2實驗室用以下裝置制取干燥、純凈的N2并與金屬鋰(密度為0.534g/cm3) 反應制取氮化鋰。 回答下列問題: (1)連接好裝置進行實驗前必須______________ (2)實驗步驟如下: ①裝藥品 ②點燃C處酒精燈 ③點燃E處酒精燈 ④打開A中分液漏斗 正確的先后順序為________(填序號) (3)裝置A是制備氨氣的簡易裝置燒瓶中固體是:_______;D裝置的作用是_______. (4)寫出C中化學方程式為___________ (5)將12.0g鋰放入E反應，實驗結(jié)束后稱得E裝置增加了7.0g，計算生成氮化鋰的質(zhì)量分數(shù)為________(結(jié)果保留一位小數(shù))。 (6)設(shè)計簡單實驗證明E中產(chǎn)物為氮化鋰:______ ___ 【答案】 檢查裝置氣密性 ①④③② 堿石灰或生石灰或固體氫氧化鈉 吸收氨氣并干燥氮氣 3CuO + 2NH3Cu + N2 + 3H2O 92.1% 取少量產(chǎn)物于試管，滴入少量蒸餾水，用鑷子夾一塊濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口，若試紙變藍色，則產(chǎn)物有氮化鋰，否則不含氮化鋰 總質(zhì)量為1.5+17.5=19g，氮化鋰的質(zhì)量分數(shù)為：17.519100%=92.1%；正確答案：92.1%。 （6）氮化理易水解生成氫氧化鋰和氨氣，生成的氨氣為堿性氣體，然后再用濕潤的紅色石蕊試紙進行檢驗，如果試紙變?yōu)樗{色，結(jié)論得證；正確答案：取少量產(chǎn)物于試管，滴入少量蒸餾水，用鑷子夾一塊濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口，若試紙變藍色，則產(chǎn)物有氮化鋰，否則不含氮化鋰。 3．某化學課外活動小組通過實驗研究NO2的性質(zhì)。 已知：2NO2 + 2NaOH=NaNO3 + NaNO2 + H2O 利用下圖所示裝置探究NO2能否被NH3還原（K1、K2為止水夾，夾持固定裝置略去）。 （1）E裝置中制取NO2反應的化學方程式是________________________________。 （2）制取氨氣時若只用一種試劑，從下列固體物質(zhì)中選取___________ a．NH4HCO3 b．NH4C1 c．Ca(OH)2 d．NaOH （3）若NO2能夠被NH3還原，預期觀察到C裝置中的現(xiàn)象是____________________。 （4）實驗過程中氣密性良好，但未能觀察到C裝置中的預期現(xiàn)象。該小組同學從反應原理的角度分析了原因，認為可能是： ① NH3還原性較弱，不能將NO2還原；② 在此條件下，NO2的轉(zhuǎn)化率極低； ③_______________________________________。 （5）此實驗裝置存在一個明顯的缺陷是________________________ （6）為了驗證NO2能被Na2O2氧化，該小組同學選用B、D、E裝置，將B中的藥品更換為Na2O2，另選F裝置（如右圖所示），重新組裝，進行實驗。 ① 裝置的合理連接順序是 _____________ ② 實驗過程中，B裝置中淡黃色粉末逐漸變成白色。經(jīng)檢驗，該白色物質(zhì)為純凈物，且無其他物質(zhì)生成。推測B裝置中反應的化學方程式為____________________。 【答案】 Cu + 4HNO3 (濃) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O a C裝置中混合氣體顏色變淺 在此條件下，該反應的化學反應速率極慢 缺少尾氣吸收裝置 EDBF 2NO2 + Na2O2 = 2NaNO3 4．次氯酸鈉穩(wěn)定性遠髙于次氯酸鈉，也可用于殺菌消毒。制備次氯酸鈉方法較多，常用的一種合成路線如下： 已知：1.次氯酸叔丁酯((CH3)3COCl)，相對分子質(zhì)量為108.5，是具有揮發(fā)性的黃色油狀液體，密度為0.802g/mL，且有強烈刺激性臭味；2.(CH3)3COCl+LiOH=LiClO+(CH3)3COH 請回答： (1)實驗第一步的反應裝置如圖所示（夾持裝置省略)，B裝置中支管的作用是___________；濃鹽酸逐滴滴加而不是一次性加入的原因是_______________。 (2)請寫出在裝置A中發(fā)生反應的化學方程式___________________。 (3)對于操作1，下列說法不正確的是__________。 A.可以選用250mL規(guī)格的分液漏斗 B.操作1須在通風櫥內(nèi)進行 C.進行分液時，可提早關(guān)閉旋塞，以防止次氯酸叔丁酯從下口流出 D.裝置B不合適進行操作1 (4)進行操作3時，并不是直接加熱蒸發(fā)溶液，而是選擇在40C下緩慢蒸發(fā)溶液，試解釋其原因 __________。 (5)該實驗中次氯酸鋰的產(chǎn)率為_____________。 【答案】平衡氣壓，使?jié)恹}酸順利下滴防止反應太劇烈而發(fā)生副反應，引起產(chǎn)率降低(CH3)3COH+NaClO+HCl=(CH3)3COCl+NaCl+H2OAC蒸發(fā)時，溶液溫度太高，會引起次氯酸根的水解，且生成的次氯酸不穩(wěn)定，導致產(chǎn)品產(chǎn)率和純度降低50.0% 5．檸檬酸鐵銨[(NH4)3Fe( C6 H5O7)2，摩爾質(zhì)量488 g/mol] 是一種重要的食品添加劑。一種制備檸檬酸鐵銨的實驗步驟如下： 步驟1．在右圖三頸燒瓶中加入16.7 g FeSO47H2O、40 ml.蒸餾水，3mL硫酸和1 g NaClO3，強力攪拌； 步驟2．升溫至80℃，再補加l g NaClO3； 步驟3．向反應器中加入NaOH溶液，溫度控制在80～90℃，劇烈攪拌； 步驟4．過濾，洗滌，瀝干，得活性Fe(OH)3； 步驟5．將Fe(OH)3和一定量的水加入三頸燒瓶中，控制95℃以上，加入計算量的檸檬酸溶液，攪拌，并保溫1h； 步驟6．冷卻到50℃，攪拌下加入氨水40 mL，靜置、濃縮至膏狀，80℃干燥得檸檬酸鐵銨24.9 g。 回答下列問題： （1）步驟1發(fā)生反應的離子方程式為_____________________________。 （2）步驟2再補加NaClO3的目的是_____________________________。 （3）步驟3確定Fe3+已沉淀完全的方法是_____________________________。 （4）步驟4過濾時，所需硅酸鹽質(zhì)儀器除燒杯外，還需要_________________；證明Fe(OH)3已被洗滌干凈的方法為____________。 （5）檸檬酸鐵銨的產(chǎn)率為_________（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。 【答案】6Fe2++ClO3-+6 H+=6Fe3++Cl- +3H2O確保Fe2+全部轉(zhuǎn)化為Fe3+在上層清液中繼續(xù)滴加NaOH溶液，不產(chǎn)生沉淀（或其他合理答案）漏斗和玻璃棒取最后一次洗滌液于兩支試管中，分別滴加氯化鋇或硝酸銀溶液，并用硝酸酸化，均無白色沉淀出現(xiàn)，證明Fe(OH)3已被洗滌干凈85.0% 【解析】（1）步驟1是氯酸鈉在酸性條件下氧化硫酸亞鐵，發(fā)生反應的離子方程式為6Fe2++ClO3-+6 H+=6Fe3++Cl- +3H2O。 （2）步驟2再補加NaClO3的目的是確保Fe2+全部轉(zhuǎn)化為Fe3+ 。 6．乙炔是重要的化工原料，廣泛用于有機合成和氧炔焊等。生產(chǎn)乙炔的方法有多種，如電石法、甲烷裂解法等。 （1）在Co(NO3)2催化下，乙炔可被50％的濃硝酸(硝酸被還原為NO2)在20~70℃時直接氧化為H2C2O42H2O。 ①該反應的化學方程式為____________________________________________________； ②實際生產(chǎn)中硝酸可循環(huán)利用而不被消耗，用方程式說明：__________________。 （2）電石法原理為：由石油焦與生石灰在電爐中生成電石CaC2(含Ca3P2、CaS等雜質(zhì))，電石與水反應生成C2H2(含PH3及H2S等雜質(zhì))。 ①已知焦炭固體與氧化鈣固體每生成l g CaC2固體，同時生成CO氣體吸收7.25kJ的熱量，則該反應的熱化學方程式為______________________________________________； ②用CuSO4溶液凈化乙炔氣體，去除PH3的反應之一為： 4CuSO4+PH3+4H2O==4Cu↓+H3PO4+4H2SO4，每去除1 mol PH3，該反應中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為__________； ③電石法工藝流程簡單、容易操作、乙炔純度高，缺點是___________________(舉1例)。 （3）甲烷裂解法原理為：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) △H，實驗測得該反應的Kp(用平衡分壓代替濃度計算的平衡常數(shù)，分壓=總壓物質(zhì)的量分數(shù))與溫度的關(guān)系如下圖所示： ①該反應的△H________0(填“>”、“=”或“<”)； ②圖中G點v(正)______v(逆)(填“>”、“=”或“<”)； ③M點時，若容器中氣體的總物質(zhì)的量為1 mol，CH4、C2H2及H2的物質(zhì)的量分別為a、b、c，則總壓P與a、b、c之間的關(guān)系為___________________。 【答案】C2H2＋8HNO3=H2C2O42H2O＋8NO2↑＋2H2O 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO,2NO＋O2=2NO2 CaO(s)＋3C(s)=CaC2(s)＋CO(g) △H=＋464kJmol－1 8mol 消耗大量的電能或污染嚴重 > > 7．I.甲同學用含少量鐵的氧化物的氧化銅制取氯化銅晶體(CuCl2xH2O)并測量其結(jié)晶水含量。己知:在pH為4~5時，F(xiàn)e3+幾乎完全水解而沉淀，而此時Cu2+卻幾乎不水解。制取流程如下: 回答下列問題: （1）溶液A中的金屬離子有Fe3+、Fe2+、Cu2+。能檢驗溶液A中Fe2+的試劑____(填編號) ①KMnO4 ②K3[Fe(CN)6] ③NaOH ④KSCN （2）試劑①是_____，試劑②是_____。(填化學式) （3）為了測定制得的氯化銅晶體(CuCl2xH2O)中x的值，某興趣小組設(shè)計了以下實驗方案：稱取mg晶體溶于水，加入足量氫氧化鈉溶液、過濾、沉淀洗滌后用小火加熱至質(zhì)量不再輕為止，冷卻，稱量所得黑色固體的質(zhì)量為ng。沉淀洗滌的操作方法是________，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)測得x=_____(用含m、n的代數(shù)式表示)。 II.乙同學設(shè)計了一套電解飽和食鹽水的實驗裝置，來驗證氯氣的某些性質(zhì)和測定產(chǎn)生的氫氣的體積?；卮鹣铝袉栴}: （4）所選儀器接口的連接順序是A接______，______接______；B接______，______接______；___________請用離子方程式說明淀粉KI溶液變藍的原因______________。 （5）若裝入的飽和食鹽水為75mL(氯化鈉足量，電解前后溶液體積變化可忽略，假設(shè)兩極產(chǎn)生的氣體全部逸出)，當測得氫氣為8.4mL(已轉(zhuǎn)換成標準狀況下的體積)時停止通電。將U形管內(nèi)的溶液倒入燒杯，常溫時測得溶液的pH約為___________________。 【答案】①②H2O2（Cl2等合理答案）CuO向過濾器中加入適量的蒸餾水使其剛好浸沒沉淀，待水流下后，再次加入蒸餾水重復2～3次G F H， D E CCl2＋2I－===I2＋2Cl－12 8．某探究小組設(shè)計如右圖所示裝置(夾持、加熱儀器略)，模擬工業(yè)生產(chǎn)進行制備三氯乙醛(CCl3CHO)的實驗。查閱資料，有關(guān)信息如下： ①制備反應原理：C2H5OH+4Cl2→CCl3CHO+5HCl 可能發(fā)生的副反應： C2H5OH+HCl→C2H5Cl+H2O； CCl3CHO+HClO→CCl3COOH（三氯乙酸）+HCl ②相關(guān)物質(zhì)的部分物理性質(zhì)： C2H5OH CCl3CHO CCl3COOH C2H5Cl 相對分子質(zhì)量 46 147.5 163.5 64.5 熔點／℃ -114.1 -57.5 58 -138.7 沸點／℃ 78.3 97.8 198 12.3 溶解性 與水互溶 可溶于水、乙醇 可溶于水、乙醇 三氯乙醛 微溶于水，可溶于乙醇 （1）儀器A中發(fā)生反應的化學方程式為_________________________________。 （2）裝置B的作用是_________________。該實驗在裝置中有一處缺陷，即缺少氯氣的干燥裝置，缺少該裝置可能導致裝置C 中副產(chǎn)物______________（填化學式）的量增加；冷凝管的進水口是________（填“a”或“b”）； （3）裝置中球形冷凝管的作用是______________________，寫出D中所有可能發(fā)生的無機反應的離子方程式___________________________________。 （4）反應結(jié)束后，從C中的混合物中分離出CCl3COOH的方法是_________________。 （5）測定產(chǎn)品純度：稱取產(chǎn)品0.50g配成待測溶液，加0.1000 mol?L-1碘標準溶液20.00 mL，再加入適量Na2CO3溶液，反應完全后，加鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH，立即用0.02000 mol?L-1Na2S2O3溶液滴定至終點。進行三次平行實驗，測得消耗Na2S2O3溶液20.00mL。則產(chǎn)品的純度為_____________；（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）滴定的反應原理：CCl3CHO+OH-==CHCl3+HCOO- HCOO-+I2== H++2I-+CO2↑ I2+2S2O32-==2I-+ S4O62- （6）為證明三氯乙酸的酸性比乙酸強。某學習小組的同學設(shè)計了以下三種方案，你認為能夠達到實驗目的的是___________。 a.分別測定0.1molL-1兩種酸溶液的pH，三氯乙酸的pH 較小 b.用儀器測量濃度均為0.1molL-1 的三氯乙酸和乙酸溶液的導電性，測得乙酸溶液的導電性弱 c.測定等物質(zhì)的量濃度的兩種酸的鈉鹽溶液的pH，乙酸鈉溶液的pH 較大 【答案】2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O除HClC2H5Cl 、CCl3COOHa冷凝回流Cl2+2OH-= Cl-+ClO-+H2O H++OH-=H2O蒸餾53%abc 9．無水硫酸銅是一種重要的化學試劑，工業(yè)上用低品位鋼礦(合CuS、Cu2S、CuO，以及FeO、Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制備無水硫酸銅的流程如下圖所示: (NH4)2SO4、CuSO4的溶解度(g)部分數(shù)據(jù)如下表所示： 溫度 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃ S(CuSO4)/g 17 20.7 24.4 28.5 33.6 40 77 S[(NH4)SO4]/g 73 75.4 78.1 81.0 84.5 87.8 102 （1）氧化與浸取過程中發(fā)生的反應之一為Cu2S被MnO2氧化時有一種非全屬單質(zhì)生成，則該反應的離子方程式為____________，濾渣1的主要成分是__________(填化學式)，除鐵時加入CuO能得到濾渣2的原理是__________________。 （2）除鐵后，為了判斷濾液中是否有Fe3+殘留，請設(shè)計實驗方案：__________。 （3）沉錳時還有一種酸性氣體生成，則沉錳時發(fā)生反應的離子方程式為___________。(已知pH=8.8時，Mn2+開始沉淀)。 （4）為了從料液1中盡可能多地析出粗膽礬，操作a的內(nèi)容是__________(填名稱)。 （5）工業(yè)上利用上述原理制備膽礬。已知:298K時，Ksp[Cu(OH)2]=2.210-20，Ksp[Fe(OH)3]=8.010-38。離子濃度小于110-5mol/L時表明該離子已完全沉淀。常溫下，若某溶液中c(Cu2+)=2.2 mol/L，c(Fe3+)=O.001mol/L，加入氧化銅除鐵時，調(diào)節(jié)溶液pH范圍為________(lg5=0.7)。 【答案】Cu2S+2MnO2+8H+=2Mn2++S+2Cu2++4H2OSiO2、S（或SiO2、S、MnO2）CuO消耗溶液中的H+，有利于Fe3+的水解平衡向右移動從濾液中取樣，滴加KSCN溶液，顯血紅色說明殘留Fe3+，不顯血紅色說明無Fe3+殘留（其他合理答案均可Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)3.3下載提示(請認真閱讀)
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